聚乙烯、聚丙烯装置三乙基铝单元的设计要点

戴静，苏林（安徽省化工设计院，安徽合肥230009）



聚乙烯、聚丙烯装置三乙基铝单元的设计要点

戴静，苏林
（安徽省化工设计院，安徽合肥230009）

摘要：目前三乙基铝在大型聚乙烯、聚丙烯项目中得到广泛应用。依据三乙基铝的危险特性，根据实际工程实例重点介绍了三乙基铝单元设计的要点、布置和配管，并对三乙基铝单元的仪表设计和安全操作等进行了阐述。

关键词：三乙基铝；布置；配管设计；安全

三乙基铝（Triethyl Aluminum）分子式为C6H15Al，分子量为114.17，常温下为无色透明液体，具有强烈的霉烂气味。三乙基铝溶于苯，混溶于饱和烃类，建规火险分级为甲A。其化学反应活性很高，接触空气会冒烟自燃，遇明火、高热强烈分解燃烧，与氧化剂能发生强烈反应。遇水强烈分解，放出易燃的烷烃气体。同时三乙基铝具有强烈的刺激和腐蚀作用，空气中最高容许浓度仅为2mg/m3，其主要损害呼吸道和眼结膜，高浓度吸入可引起肺水肿，吸入其烟雾可致烟雾热；皮肤接触可致严重灼伤，产生充血水肿和起水疱，疼痛剧烈［1］。

鉴于三乙基铝不稳定，且不能受热、接触空气和水，属于《危险化学品名录》（2002版）中的第4.2类自燃物品。在聚乙烯和聚丙烯项目中使用的三乙基铝浓度为93wt%，压力约为0～4.0MPa，因此三乙基铝被视为危险物质，可能发生的主要危险危害为火灾爆炸、中毒、窒息和化学烧伤。

三乙基铝在军事上主要作为弹药燃料；在石油化工生产中主要作为烯烃聚合催化剂，它与烯烃反应能制得烯烃二聚体及各种α-烯烃、高碳醇和其它化学中间体；还可作为烷基化剂，是齐格勒-纳塔型催化剂的组分之一［2］。

本文对聚乙烯、聚丙烯大型装置中三乙基铝单元的布置、配管、仪表安全等方面的基础要求进行论述。

1　布置

三乙基铝一般为聚烯烃的聚合催化剂，使用量很小，液体三乙基铝进入装置需要使用槽车，因此在整个装置布置中一般把三乙基铝单元置于较偏远、少接触其它有机物质的区域。三乙基铝单元的设备布置要尽量露天化，以保证易燃易爆物质可以迅速稀释和扩散，同时三乙基铝单元的设备、管道、管件等均须采用可靠的密封技术，使三乙基铝的贮存和输送都密闭进行，防止泄漏。三乙基铝的卸放区、进料泵和回收罐等主要设备都必须用防爆隔墙分隔，以避免发生危险时影响整个区域。由于三乙基铝的危险特性，不能将三乙基铝安全阀排放管引入全装置火炬，因此在三乙基铝单元中设置燃烧坑，三乙基铝安全阀出口可能含有可燃物三乙基铝或氮气，因此要采用合适的防护措施，并使排放地点避开人行通道，同时在三乙基铝单元设置防雨棚，避免其在泄漏时遇水。

2　工艺配管

三乙基铝管道多为小尺寸管道，在配管中需要注意管道的操作和支撑，此外，还需注意三乙基铝PID中的特别要求。一般来说，普遍的要求有：

（1）三乙基铝主工艺管道和支管连接点切断阀门之间距离最短，这样能使冲洗时死角尽可能少。

（2）三乙基铝管道不用密封焊接，需要使用软密封止回阀。

（3）确保三乙基铝系统设计压力和选用的三乙基铝槽车罐MAWP相一致。

（4）三乙基铝单元的放空支管应至少高于总管300mm，而且需从顶部垂直接入。放空总管应坡向密封罐，坡度为每米10mm。管线不能有袋型。

（5）采用丝堵连接以确保所有三乙基铝系统的放空和排净。放空阀应从工艺管线的顶部（不能从底部）接出或向上倾斜，以使管内介质可以自流回工艺管线。

（6）氮气软管要和卸料臂分开，以实现更好的自流。

（7）三乙基铝泵出口的安全阀出口管线须自流回泵的吸入口，安全阀的入口管线须自流回泵的排出口，同时，要使安全阀进口和出口管道长度最短。三乙基铝泵出口的压力表压力指示必须在泵的排出口能看见，且压力表的安装须自流回管线。

（8）放空总管进入密封罐的切断阀必须在空旷位置采用钥匙-锁系统。该带锁阀门系统为强制安全措施，以防止安全阀泄放时上游设备超压。

除上述三乙基铝单元内部配管情况外，在生产中会出现小尺寸如DN15的三乙基铝管道沿管廊敷设去其它生产区域的情况。

以某聚丙烯装置为例，有3根1/2″三乙基铝管道需要通过管廊从三乙基铝单元敷设至反应区，三乙基铝管道沿管廊长度约173m，设定保温厚度为40mm，则保温后的单根管道直径约为101mm。此时要选择热轧普通槽钢40a或40b，热轧普通槽钢40b的单位重量约65kg/m，则三根1/2″三乙基铝管道单独保温后作槽钢保护的使用槽钢量约为520m，管廊增加的荷载为195kg/m。显然从经济性和实用性来说，单独保温后，单独槽钢保护都是不合理的。因此在三乙基铝管道长距离管廊敷设中目前国内装置主要采取如下两种方式：

（1）多根小尺寸三乙基铝管道捆绑在一起进行保温后，放置在槽钢里进行保护。

（2）单根三乙基铝管道进行保温后，再把多根保温后的管道放置在电缆或仪表桥架盒中。

第一种方法由于采用了整体保温，若在生产过程中某一根管道发生泄漏，会造成要破坏整体保温然后才能查找泄漏定位等问题；而且集体保温后选取的槽钢也同样存在超大超重的问题，因此现在大型装置多采用第二种方式，这样可以有效地把三乙基铝管道集中保护起来，并与其它工艺管道分隔开，同时每一根管道都是单独保温，单独沿管廊敷设。把三乙基铝管道放置在电缆或仪表桥架盒中，可以有效避免管道雨淋，并减轻管廊单位荷载。

3　仪表

三乙基铝系统要设置可靠的报警系统、停车连锁和紧急停车系统，包括分散控制系统DCS、安全仪表系统SIS和先进过程控制APC等。其中仪表安全系统（SIS）可以自动停车，也可由操作人员在中央控制室辅助操作台上手动停车。当发生事故时，仪表安全系统连锁动作，三乙基铝单元各部分均在带液带压情况下停下来，有部分泄压阀自动打开，此时调节阀和切断阀均应处于保证系统安全的位置。

4　安全操作

在含有三乙基铝的管道和设备上须设计缠绕充满压缩空气的易燃塑料管道，当易燃塑料管道内压力降低时，说明三乙基铝泄漏，这时自动切断三乙基铝进料，并在中央控制室报警。

三乙基铝单元的设备及管道密闭操作，停车时用矿物油冲洗，以确保三乙基铝含量小于要求浓度后才能开启。

三乙基铝属于金属类火灾，危险性高、起火速度快、易燃易爆。需要在三乙基铝单元设置D类干粉灭火系统，同时配备手提式及推车式干粉灭火器。

为防止装置区在运行、检修中因工人误操作造成危险事故，工厂应制定一套严格科学的三乙基铝单元操作规范和操作规程，定期对职工进行安全技术培训，加强安全意识。定期对工人进行安全防护、自救、逃生培训并进行演练。如遇突发事故，工人能迅速自救、互救和逃生，并能迅速启动紧急救援预案，将事故危险和损失降至最低。

参考文献

［1］张维凡，张海峰.常用化学危险物品安全手册［M］.北京:中国医药科技出版社，1992.

［2］来亦子，冯桂.三乙基铝生产工艺过程的火灾爆炸事故分析［J］.安全与环境工程，2011，18（5）：83- 86.□

The Design Points of Triethyl Aluminum Unit in PE，PP Plant

DAI Jing，SU Lin
（Anhui Design Institute of Chemical Industry，Hefei 230009，China）

Abstract：Triethyl aluminum is widely used in large- scale PE，PP projects. Based on hazard characteristics of triethyl aluminum，according to the actual project examples，the paper focuses on plant design points of triethyl aluminum unit，layout and piping. The aspects ofthe design ofthe instrument and safe operation are alsoelaborate.

Key words：triethyl aluminum；layout；pipingdesign；safety

doi：10.3969/j.issn.1008- 553X.2016.03.020

中图分类号：TQ263.2

文献标识码：B

文章编号：1008- 553X（2016）03- 0057- 02

收稿日期：2016- 01- 30

作者简介：戴静（1983-），女，毕业于合肥工业大学，工程师，从事化工设计工作，18955165063，0551- 64667606，daijing719@163.com。